Оптические и магнитные свойства квантовых точек халькогенидов кадмия и цинка, легированных ионами марганца, меди, европия и гадолиния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат наук Сагдеев Дмитрий Олегович

• Сагдеев Дмитрий Олегович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Сагдеев Дмитрий Олегович

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Квантовые точки

1.2 Квантовые точки, легированные ионами переходных металлов

1.3 Оптические свойства легированных квантовых точек

1.4 Магнитные свойства легированных квантовых точек

1.5 Применение легированных квантовых точек 37 ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Методы синтеза легированных квантовых точек

2.2 Методы исследования

ГЛАВА III. СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЛЕГИРОВАННЫХ

КВАНТОВЫХ ТОЧЕК

3.1 Синтез легированных квантовых точек

3.2 Морфология легированных квантовых точек

ГЛАВА IV. ИЗУЧЕНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ЛОКАЛИЗАЦИИ ПРИМЕСНЫХ ИОНОВ В КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКЕ

КВАНТОВЫХ ТОЧЕК МЕТОДОМ ЭПР

4.1 Особенности локализации ионов марганца в ЛКТ

4.2 Особенности локализации ионов меди в ЛКТ

4.3 ЭПР-исследования ЛКТ, содержащих ионы европия и гадолиния

ГЛАВА V. ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСНЫХ ИОНОВ НА ОПТИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА ЛКТ

5.1 Исследование кинетики роста наночастиц с помощью

спектроскопии поглощения

5.1.1 Влияние легирования ионами марганца на рост наночастиц

5.1.2 Влияние легирования ионами меди на рост наночастиц

5.1.3 ИУ-У^ спектроскопии КТ, легированных ионами лантаноидов

5.2 Влияние легирования ионами на люминесценцию квантовых точек

5.2.1 Люминесценция КТ, легированных ионами марганца

5.2.2 Люминесценция КТ, легированных ионами меди

5.2.3 Люминесценция КТ, легированных ионами лантаноидов

5.3 Усиление люминесценции легированных квантовых точек на подложках из наночастиц серебра

ГЛАВА VI. ФОТОКАТАЛИТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ЛЕГИРОВАННЫХ КВАНТОВЫХ ТОЧЕК

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

КТ - квантовые точки

ЛКТ - легированные квантовые точки

ЭПР - электронный парамагнитный резонанс

РФА - рентгенофлуоресцентный анализ

РДА - рентгенодифракционный (рентгенофазовый) анализ

ДРС - динамическое рассеяние света

OLA - олеиламин

HDA - гексадециламин

DDT - додекантиол

L-Cys - L-цистеин

TGA - тиогликолевая (меркаптоуксусная) кислота TOPO - триоктилфосфиноксид ПММА - полиметилметакрилат ПВП - поливинилпирролидон

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптические и магнитные свойства квантовых точек халькогенидов кадмия и цинка, легированных ионами марганца, меди, европия и гадолиния»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Несмотря на то, что

люминесцентные свойства квантовых точек, легированных ионами Мп2+, изучены достаточно широко, корреляция между магнитными, оптическими свойствами КТ и пространственным распределением ионов марганца в кристаллической решётке полупроводников изучена слабо.

Состояние ионов меди также влияет на магнитные и люминесцентные свойства наночастиц, при этом в большинстве работ анализ характеристик квантовых точек, легированных ионами меди, производится только с позиции изучения их люминесцентных свойств относительно условий реакции и концентрации ионов меди в ЛКТ. При этом известно, что ионы меди могут внедряться в наночастицы сульфидов и селенидов кадмия и цинка в степенях окисления +1 и +2. Однако в большом количестве работ степень окисления внедрённых ионов меди вообще не определяется. Известно, что при коллоидном синтезе легированных ионами меди таких квантовых точек, ионы меди предпочтительнее внедряются в одновалентном состоянии, при этом закономерности данного процесса, а также влияние стабилизатора до конца не установлены.

Изучение структуры и свойств легированных КТ, как правило, производится путём оптической спектроскопии, электронной микроскопии, рентгенодифракционного анализа и рентгеноэлектронной спектроскопии. Однако данные методы не дают информации о распределении ионов допанта в матрице полупроводника, однако для этого может быть использован метод ЭПР, позволяющий определить окружение парамагнитных ионов и их магнитные взаимодействия друг с другом.

Наряду с вышеописанными ионами марганца и меди, возможно внедрение в КТ и примесей других металлов, наиболее интересными из которых являются ионы, проявляющие магнитные свойства. Квантовые

точки, легированные ионами гадолиния, рассматриваются в качестве контрастных веществ для магнитно-резонансных биологических исследований, однако в ряду лантаноидов магнитные свойства при нормальных условиях проявляют также ионы европия в степени окисления +2, однако на данный момент магнитные свойства подобных наночастиц практически не изучены. В частности, не существует подтверждений парамагнетизма в КТ, легированных данным типом ионов.

Открытым вопросом является повышение эффективности люминесценции легированных квантовых точек. Внедрение примесных ионов способствует увеличению числа дефектов кристаллической решётки наночастиц, что, соответственно, приводит к увеличению числа безызлучательных переходов в КТ и уменьшению квантового выхода люминесценции.

Легированные квантовые точки также рассматриваются в качестве фотокатализаторов для водородной энергетики. Известна способность полупроводниковых наночастиц передавать энергию поверхностных зарядов среде, что может быть использовано для получения элементарного водорода из воды, а также для последующей передачи возбуждения на растворённые в воде вещества. Однако, несмотря на большое количество работ, не до конца изучено влияние стабилизаторов и степени замещения ионами марганца. Вопрос утилизации также являющихся загрязнителями квантовых точек также остаётся открытым.

В связи с вышеописанным, установление влияния пространственной локализации парамагнитных ионов на магнитные и оптические свойства частиц, а также установление зависимости локализации ионов от условий их получения является актуальным и послужит основой для получения материалов с заданными свойствами.

Степень разработанности темы исследования. Наноразмерные

частицы полупроводников - квантовые точки вызывают большой научный

6

интерес академических сообществ благодаря проявляющемуся в них эффекту квантового ограничения, который определяет их уникальные оптические свойства. Варьируя размеры нанокристаллов в процессе их формирования возможно получать на их основе люминофоры с различными спектрами испускания. По сравнению с широко используемыми для изготовления люминесцентных устройств материалами, такими как комплексы ионов редкоземельных металлов, органические люминофоры и др. квантовые точки имеют меньшую стоимость получения, а по сравнению с органическими люминофорами также большую фотостабильность. Введение в квантовые точки небольшого количества примесей ионов переходных позволяет изменять их оптические и магнитные свойства. Примесные ионы встраиваются в кристаллическую структуру полупроводника, создавая дополнительные энергетические уровни, которые участвуют в процессах переноса энергии возбуждения. Так, введение в КТ ионов переходных металлов, таких как Мп2+ и Си+, изменяет механизм люминесценции и увеличивает время её жизни, введение ионов Мп2+, ^2+, Eu2+, Gd3+ также придаёт КТ парамагнитные свойства, что расширяет спектр их возможного применения.

Благодаря сочетанию оптических и магнитных свойств, в настоящий момент разработаны технологии, позволяющие применять ЛКТ в качестве контрастных веществ сразу для двух типов медицинской визуализации: магнитно-резонансной томографии и люминесцентного анализа тканей.

Также установлено, что ЛКТ способны намагничиваться под действием возбуждающего излучения, что рассматривается в контексте создания ячеек квантовой памяти.

Благодаря увеличению времени жизни возбуждённого состояния относительно нелегированных КТ, установлено, что легированные наночастицы имеют лучшую способность к фотокатализу, однако

корреляции между фотокаталитическими свойствами и локализацией ионов марганца по-прежнему не установлено.

Цели и задачи. Целью данной диссертационной работы являлось установление особенностей взаимосвязи структуры и свойств квантовых точек, легированных ионами Мп2+, ^2+, Eu2+, Gd3+.

Задачи научного исследования:

- синтез квантовых точек, легированных ионами Мп2+, ^2+, Eu2+, Gd3+, и изучение влияния условий синтеза на состояние примесных ионов;

- установление взаимосвязи между пространственной локализацией ионов допанта в нанокристалле и оптическими и магнитными свойствами ЛКТ;

- изучение усиления люминесценции ЛКТ вблизи наночастиц серебра;

- изучение фотокаталитических свойств ЛКТ на примере реакции разложения ксантеновых красителей.

Научная новизна результатов исследования заключается в том, что в настоящей работе:

- установлена взаимосвязь между условиями получения легированных квантовых точек и пространственной локализацией ионов марганца и меди в кристаллической решётке наночастиц сульфидов кадмия и цинка;

- установлена взаимосвязь пространственной локализации ионов марганца на оптические свойства нанокристаллов;

- методом ЭПР впервые доказано наличие парамагнитных свойств у КТ, легированных ионами двухвалентного европия;

- исследовано усиление люминесценции легированных квантовых точек с помощью поверхностных плазмонных полей;

- показано улучшение фотокаталитических свойств КТ CdS при их легировании ионами марганца и меди. Продемонстрирована возможность последующего осаждения ЛКТ без дополнительных операций по выводу

фотокатализатора из реакционной массы.

8

Теоретическая и практическая значимость работы. В работе рассмотрена взаимосвязь между оптическими и магнитными свойствами квантовых точек, легированных ионами переходных металлов, зависимость их свойств от условий коллоидного синтеза и распределения парамагнитных ионов в кристаллической решётке полупроводников. Путём ЭПР-исследований впервые показан парамагнетизм в коллоидных квантовых точек CdS, легированных ионами европия. Продемонстрирована возможность использования легированных квантовых точек в качестве фотокатализаторов ионного разложения воды и органических веществ без последующих операций по осаждению использованных ЛКТ. Продемонстрирована возможность усиление люминесценции легированных квантовых точек на подложках из наночастиц серебра.

Методология и методы исследования. Легированные квантовые точки получались коллоидными методами с водной и органической средах с использованием таких стабилизаторов как олеиламин, додекантиол, триоктилфосфиноксид, L-цистеин, меркаптоуксусная кислота. Подтверждение строения проводилось комплексом современных методов анализа строения веществ, таких как: РФА, РДА, ЭПР, ДРС, люминесцентный анализ и анализ спектров поглощения. Оптические свойства полученных наночастиц исследованы методами спектрофотометрии и спектрофлюорометрии, магнитные свойства - методом ЭПР.

На защиту выносится.

- результаты исследования взаимосвязи структуры, оптических и магнитных свойств квантовых точек CdS, ZnS и CdSe, легированных ионами Мп2+, Си+, Си2+, Еи2+, Оё3+, и их корреляции с условиями коллоидного синтеза;

- магнитные параметры квантовых точек, легированных ионами европия (II);

- результаты исследования усиления фотокаталитических способностей квантовых точек CdS, стабилизированных тиогликолевой кислотой, при внедрении в них ионов марганца и меди;

- данные об усилении интенсивности люминесценции легированных квантовых точек с помощью поверхностных плазмонных полей.

Степень достоверности результатов подтверждается соответствующими целям и задачам настоящей работы современными методами исследования, большим количеством наблюдений и соответствием результатов, полученных различными методами, друг другу, а также ранее полученным данным и теоретическим представлениям о подобных соединениях и их оптических и магнитных свойствах. Сформулированные в настоящей работе научные выводы, положения и рекомендации сопровождены данными экспериментов и литературных изысканий, которые отображены в таблицах и рисунках.

Апробация работы. Основные результаты диссертационного

исследования докладывались на ежегодных итоговых научных сессиях

КНИТУ (Казань) с 2017 по 2019 год, XXIV-XXV Всероссийских

конференциях «Структура и динамика молекулярных систем» (Йошкар-Ола,

2017-2018 гг.), IX Международной школе-конференции для студентов,

аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее

приложения в естествознании» (Уфа, 2016 г.), II международной

конференции «Материалы и технологии XXI века» (Казань, 2016 г.),

Международной конференции со школой и мастер-классами для молодых

ученых «Химическая технология функциональных наноматериалов»

(Москва, 2017 г.), Modern development of magnetic resonance (Казань, 2018 г.),

ХХ Всероссийской молодёжной конференции по физике полупроводников и

наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике (Санкт-

Петербург, 2018 г.), IV Всероссийской молодежной конференции

"Достижения молодых ученых: химические науки", (Уфа, 2018 г.), VI

10

Международной научной конференции (Тиват, Черногория, 2018 г.), Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2019), IV International Conference on Applications in Optics and Photonics (Лиссабон, 2019).

Личный вклад автора. В настоящей диссертации представлены результаты исследований, выполненных лично автором или при его непосредственном участии. Автор принимал участие в постановке цели и задач исследования, разработке экспериментальных методик, непосредственном проведении экспериментов, обработке, анализе, интерпретации и обобщении полученных результатов, формулировании научных положений и выводов.

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования изложены в 5 статьях, опубликованных в российских и зарубежных журналах, рекомендованных ВАК, одной статьи в сборнике статей конференции, а также в тезисах 10 докладов на конференциях различного уровня.

Объем и структура работы. Работа изложена на 160 страницах, содержит 6 таблиц, 85 рисунков и 190 библиографических ссылок. Диссертация состоит из списка условных сокращений, введения, шести глав, заключения и списка литературы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели, задачи исследования и научная новизна.

В первой главе посредством литературного обзора даны основные понятия и результаты предыдущих научных исследованиях о строении, особенностях люминесцентных и магнитных свойств квантовых точек, в том числе легированных ионами переходных металлов. Также даны сведения о возможностях практического применения данных материалов в различных отраслях промышленности.

Во второй главе описаны методики получения легированных квантовых точек, методики исследований их свойств, методы оценки достоверности результатов и обработки экспериментальных данных

В третьей главе описаны результаты исследований различных методик получения легированных квантовых точек, их кристаллического строения и распределения по размерам в зависимости от выбранного пути их синтеза и исходных реактивов.

Четвёртая глава посвящена изучению строения квантовых точек, легированных ионами переходных металлов, посредством метода электронного парамагнитного резонанса, изучению влияния параметров реакций получения квантовых точек, количественного соотношения реагентов на распределение ионов примесных металлов в кристаллической решётке полупроводника и наличие парамагнитных свойств у полученных наночастиц.

Пятая глава посвящена исследованию влиянию состояния примесных ионов на оптические свойства легированных квантовых точек, изучению особенностей их фотолюминесценции и её усилению с помощью поверхностных плазмонных полей.

Шестая глава посвящена исследованию фотокаталитических свойств легированных квантовых точек.

Работа выполнена на кафедре физической и коллоидной химии Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации при поддержке грантов Российского Фонда Фундаментальных Исследований и Республики Татарстан № РФФИ 17 -0300258 А, РФФИ 18-43-160009 р_а, гранта Российского Научного Фонда № 18-13-00112 и стипендии Президента РФ на 2019-2021 годы.

Автор выражает искреннюю благодарность профессору Ю.Г. Галяметдинову и доценту Р.Р. Шамилову, под руководством которых выполнялась данная работа. Автор благодарен всем сотрудникам кафедры физической и коллоидной химии КНИТУ, сотрудникам лаборатории Спиновой Физики Казанского Физико-Технического Института им. Е.К. Завойского Казанского Федерального Исследовательского Центра РАН А.А. Суханову и В.К. Воронковой, оказавших практическую помощь и давших ценные советы в ходе выполнения данной работы.

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1 Квантовые точки

Наноразмерные частицы полупроводниковых материалов, получившие широкую известность как квантовые точки, в настоящий момент являются одними из самых изучаемых в науке наноматериалов, в которых проявляются эффекты квантового ограничения, что и определяет их выдающиеся люминесцентные свойства.

Термин «Квантовая точка» был введён в физику для обозначения наночастиц, обладающих эффектом квантового ограничения во всех трёх измерениях. Данный эффект проявляется в кристаллах, диаметр которых меньше длины свободного пробега электрона (волны де Бройля), в результате чего движение электронов начинает лимитироваться границами области, в которой они могут находиться, более выраженным становится влияние электростатических сил. Таким образом, электроны оказываются в «потенциальной яме», то есть ограничиваются потенциальным барьером.

Кроме квантовых точек также выделяют квантовые провода, заряды в которых ограничены в двух измерениях, и в которых квантово-размерные эффекты, соответственно, проявляются только в двух направлениях, и квантовые ямы, то есть наноповерхности, в которых эффекты проявляются в одном измерении [1-2].

Квантовые точки, как полупроводниковые материалы, обладают

люминесцентными свойствами, которые определяются размерами их

запрещённых зон. С уменьшением размеров полупроводниковых наночастиц

в результате уменьшения длины свободного пробега электронов

увеличиваются и размеры их запрещённых зон, что приводит к изменению

оптических характеристик материалов, и, соответственно, и длины волны

испускаемого при люминесценции излучения.

14

Таким образом, регулируя размеры формируемых наночастиц в процессе их получения, становится возможным настраивать величину ширины их запрещённой зоны и придавать им заданные люминесцентные свойства.

В настоящее время опубликовано большое количество работ, посвящённых изучению свойств КТ различного состава, кристаллической (кубической, гексагональной) и надмолекулярной структуры (коллоидные, эпитаксиальные), исследовано большинство оптических и магнитных взаимодействий в КТ на основе однокомпонентных, бинарных и более сложных соединений [3].

В настоящее время существует несколько классификаций КТ:

1. По типу полупроводника: с широкой запрещённой зоной, обладающие люминесценцией в УФ-диапазоне и на более коротких волнах ^Ю, ZnO, ZnS), со средней шириной запрещённой зоны, обладающие люминесценцией в видимой части электромагнитного спектра (CdSe, CdS, ZnSe, CdTe), и с узкой запрещённой зоной, обладающие люминесценцией в ближнем и дальнем ИК-диапазоне (PbSe, PbS, CdTe) (рис. 1.1) [4-6].

СД5 1пР Щ

РЬН

уф 400 500 ■ 1 1 1 700 ИК 1 1

Рисунок 1.1 - Диапазоны длин волн испускания для КТ различных типов.

КТ полупроводников с широкой запрещённой зоной находят применение в качестве фоторезисторов, в качестве детекторов на определённые ионы, с узкой - в качестве биологических маркеров для

медицинской визуализации, сенсибилизирующих покрытий для электродов солнечных элементов. Однако наиболее перспективными с точки зрения широты сфер практического применения являются КТ на основе халькогенидов кадмия и цинка (соединения элементов II и VI групп) ввиду нахождения полос их люминесценции в ближней УФ, видимой и ближней ИК областях, что делает возможным их применение не только в сложных электронных устройствах, но и в быту. На основе таких КТ в настоящее время создаётся множество видов светочувствительных материалов для использования в качестве фоторезисторов [7], люминесцентных маркеров[8]. В настоящий момент на рынок уже поступили экраны, содержащие квантовые точки в излучающих пикселях [9]. Также исследуются возможности создания ячеек квантовой памяти на основе поглощающих видимый свет КТ [10].

2. По форме частиц: сферические, эллипсоидальные (nanoneedles, nanobelts) (рис. 1.2) [11-12], нанопластины (nanoplatelets, nanosheets) [13-15], тетраподы (tetrapods) (рис. 1.3) [16-17] и др. более сложных форм;

Рисунок 1.2 - СЭМ-изображение наноигл [12].

Сс1$е гпЭ Мп(||;

• • 1

Рисунок 1.3 - Схема формирования КТ в форме тетрапода [17].

Форма наночастиц имеет большое значение при разработке технологий получения КТ с заданными свойствами. Если сферические наночастицы изотропны по своим физико-химическим характеристикам, то нанопластины и наноиглы - анизотропны. Соответственно, люминесцентные свойства несферических наночастиц зависят от их ориентации в пространстве.

3. По структуре: однокомпонентные (наночастицы ^ Si) [18-19], бинарные (CdSe, CdS и др.) [2-3], гибридные: КТ на основе твёрдых растворов CdZnS2, Cd2SSe и др.) [20], КТ на основе гетеропереходов

(ядро-оболочка) [21-23].

Наибольшее распространение получили квантовые точки на основе бинарных соединений, в первую очередь, из-за простоты их получения.

КТ на основе твёрдых растворов сочетают в себе люминесцентные свойства обоих «сплавливаемых» материалов, то есть создание гибридных КТ из узкозонного и широкозонного полупроводника позволяет создавать материалы, люминесцирующие в видимом диапазоне [23].

Наращивание оболочек из более широкозонных полупроводников применяют, в первую очередь, для пассивации поверхности наночастиц, уменьшения их взаимодействия со средой, для достройки их поверхностной

кристаллической структуры. Это позволяет увеличить квантовый выход их люминесценции за счёт снижения количества безызлучательных переходов на уровни поверхностных дефектов кристаллической решётки [20].

Наиболее широко изученными являются КТ селенида кадмия. Диапазон настраиваемой люминесценции наночастиц данного типа целиком лежит в видимой области спектра (от 470 до 650 нм), средняя ширина запрещённой зоны - 2 эВ [24], что расширяет сферу их возможного применения. На основе КТ CdSe создано большое количество люминесцентных маркеров, излучающих диодов и фоторезисторов [25-26].

Сульфид кадмия давно нашёл своё применение в качестве материала для излучающих диодов, так как объёмные кристаллы данного полупроводника обладают люминесценцией в видимом диапазоне (в жёлтой части спектра) [27]. КТ на основе полупроводников CdS имеют запрещённую зону шириной порядка 2,3 эВ и полосу люминесценции, настраиваемую между 380 и 650 нм, что также, наряду с CdSe, делает их перспективным материалом для создания люминесцентных устройств, излучающих в видимом диапазоне [28-29]. Так как соединения серы являются более стабильными и легко получаемыми, чем соединения селена, методы получения данных наночастиц менее затратны. Однако, ввиду большой разницы в размерах атомов серы и кадмия, формируемые при низких температурах наночастицы сульфида кадмия образуются с большим количеством дефектов кристаллической решётки, и, соответственно, имеют низкие значения квантового выхода.

В отличие от КТ на основе кадмия, наночастицы халькогенидов цинка обладают в разы меньшей токсичностью, и именно поэтому вызывают большой научный интерес. Благодаря данному свойству, в основном наночастицы этого вещества рассматриваются в качестве компонентов

люминесцентных маркеров для биологических сред. КТ на основе ZnSe обладают запрещённой зоной порядка 2,8 эВ и настраиваемую люминесценцию в диапазоне длин волн от 320 до 500 нм [30-31].

Наночастицы ZnS имеют ширину запрещённой зоны порядка 3,8 эВ и обладают люминесценцией в ближнем УФ-диапазоне. [32-33].

Квантовые точки на основе узкозонных полупроводников халькогенидов свинца РЬ8 и РЬ8е находят применение в качестве компонентов ап-конвертирующих составов, покрытий для фотоэлектродов и биомаркеров. Люминесценция частиц данного строения полностью лежит в инфракрасной области спектра [34-36].

4. По методике получения: эпитаксиальные, коллоидные, темплатные.

Историческим первым способом получения квантовых точек являлось их эпитаксиальное выращивание на подложке. Данная методика позволяет получать кристаллы заданных форм и размеров, однако является дорогостоящей и энергозатратной для массового получения КТ [37-39].

Темплатный метод позволяет получать КТ в матрицах органических соединений [40-41]. Метод был разработан в связи с имеющейся проблемой получения однородных по размеру наночастиц, агрегирующих вне полимерной матрицы. В темплатах полупроводниковые частицы изолированы друг от друга в пределах молекулярных доменов. Подбирая тип темплата, а также параметры (температуру, время, давление) реакции, возможно изменять форму КТ и их организацию [42].

В настоящее время наиболее перспективным типом квантовых точек считаются коллоидные КТ, получаемые непосредственным синтезом в коллоидных растворах из прекурсоров с использованием ПАВ в качестве стабилизатора. В настоящее время известно множество различных подходов

к коллоидному синтезу, которые можно условно разделить на водные и органические [43].

Для получения КТ в водных коллоидных растворах достаточно водорастворимых солей и гидрофильного стабилизатора (тиокарбоновые кислоты, аминокислоты, CTAB, АОТ и др.) [44-47], однако из-за низкой температуры кипения воды данные реакции проходят довольно медленно, а нанокристаллы образуются с большим количеством поверхностных дефектов кристаллической решётки, что приводит к ухудшению их люминесцентных свойств [47]. Для решения этой проблемы реакции могут проводиться в автоклавах при повышенных температурах, однако это также может приводить к деструкции стабилизаторов и агрегации наночастиц между собой [48-49].

Синтез КТ в органических коллоидных растворах, как правило, сопровождается предварительным получением органорастворимых прекурсоров, при этом используются высококипящие растворители (фосфины, олефины, парафины) и стабилизаторы (тиолы, амины, фосфины, карбоновые кислоты) [50-52]. За счёт самоочистки нанокристаллов от примесей, проходящей при повышенных температурах, и более быстрой нуклеации, нанокристаллы получаются менее полидисперсными, с меньшим количеством дефектов решётки, и, соответственно, более высокими значениями квантового выхода люминесценции. В последствие наночастицы могут быть диспергированы в органических растворителях (алканы, арены, галогенорганические соединения) и органорастворимых полимерах (ПММА, поливинилкарбозол, полиэтилен и др.) [53-54].

Существуют комбинированные водно-органические методики, при которых основной реакционной средой является водно-спиртовая смесь [55]. Преимуществом подобных методов является возможность получения

органорастворимых КТ из водорастворимых прекурсоров, однако, минусами являются плохая растворимость органических солей некоторых элементов (например, олеатов) в спиртах и необходимость последующей экстракции КТ.

1.2. Квантовые точки, легированные ионами переходных металлов

В последние 20 лет наука стала активно развиваться в изучении свойств наночастиц полупроводников, легированных ионами различных металлов (как правило, до 10%) [56]. Основным преимуществом легированных квантовых точек над обычными являются более длинные времена жизни люминесценции по сравнению со временем жизни люминесценции запрещённой зоны КТ или дефектов их решётки (микросекунды против наносекунд), возникающие в результате безызлучательного переноса энергии возбуждения на ионы допанта, при переходах между уровнями которых и происходит испускание фотона [57]. Данные свойства делают данные материалы более привлекательными для использования в биомедицинской визуализации [58].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сагдеев Дмитрий Олегович, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Chang J., Waclawik E.R. Colloidal semiconductor nanocrystals: controlled synthesis and surface chemistry in organic media //RSC Adv. - 2014. -V. 4. - I. 45. - P. 23505-23527.

2. Grundmann M. et al. Ultranarrow luminescence lines from single quantum dots //Physical Review Letters. - 1995. - V. 74. - I. 20. - P. 4043.

3. Pu Y. et al. Colloidal synthesis of semiconductor quantum dots toward large-scale production: A review //Industrial & Engineering Chemistry Research. -2018. - V. 57. - I. 6. - P. 1790-1802.

4. Bera D. et al. Quantum dots and their multimodal applications: a review //Materials. - 2010. - V. 3. - P. 2260-2345.

5. Kilina S. V., Tamukong P. K., Kilin D. S. Surface Chemistry of Semiconducting Quantum Dots: Theoretical Perspectives //Acc. Chem. Res. -2016. - V. 49. - P. 2127-2135.

6. Samokhvalov P., Artemyev M., Nabiev I. Basic principles and current trends in colloidal synthesis of highly luminescent semiconductor nanocrystals //Chem. - Eur. J. - 2013. - V. 19. - I. 5. - P. 1534-1546.

6. Yakimov, M., A. et al. Engineering of absorbing medium for quantum dot infrared photodetectors //Proc. SPIE 8876, Nanophotonics and Macrophotonics for Space Environments VII. - 2013. - P. 88760V.

7. Frecker T. et al. Quantum dots and their application in lighting, displays, and biology //ECS Journal of Solid State Science and Technology. - 2016. - V. 5. - I. 1. - P. R3019-R3031.

8. Supran G. J. et al. QLEDs for displays and solid-state lighting //MRS Bulletin. - 2013. - V. 38. - P. 9703-9711.

9. Joshi V. K. Spintronics: A contemporary review of emerging electronics devices //Engineering Science and Technology, an International Journal. - 2016. -V. 19. - I. 3. - 1503-1513.

10. Kamran M. A. et al. Large tunable luminescence by Mn (II) aggregates in Mn-doped ZnS nanobelts//J. Mater. Chem. C. - 2017. - V. 5. - I. 34. - P. 87498757.

12. Edley M. E. et al. Ultrafast Charge Carrier Dynamics in Extremely Thin Absorber (ETA) Solar Cells Consisting of CdSe-Coated ZnO Nanowires //J. Phys. Chem. C. - 2016. - V. 120. - I. 35. - P. 19504-19512.

13. Halder O., Rath S.. Power dependent phonon frequency within CdSe and CdMnSe nanosheets //AIP Conf. Proc. - 2017. - V. 1832. - P. 090048.

14. Che M. et al. Synthesis of CdS nanoplates by PAA-assisted hydrothermal approach //Materials Letters. - 2006. - V. 60. - I. 29-30. - P. 38423845.

15. Achtstein A. W. et al. Linear Absorption in CdSe Nanoplates: Thickness and Lateral Size Dependency of the Intrinsic Absorption //J. Phys. Chem. C. -2015. - V. 119. - I. 34. - P. 20156-20161.

16. Zheng W. et al. Alloy Formation at the Tetrapod Core/Arm Interface //Nano Letters. - 2012. - V. 12. - I. 6. - P. 3132-3137.

17. Lutich A. A. et al. Multiexcitonic Dual Emission in CdSe/CdS Tetrapods and Nanorods //Nano Letters. - 2010. - V. 10. - I. 11. - P. 4646-4650.

18. Chen W. et al. Synthesis and applications of graphene quantum dots: A review //Nanotechnology Reviews. - 2018. - V. 7. - I. 2. - P. 157-185.

19. Dutta S. et al. Control of size and distribution of silicon quantum dots in silicon dielectrics for solar cell application: A review //Renewable Energy. - 2019. - v. 144. - P. 2-14.

20. Chen O. et al. Compact high-quality CdSe-CdS core-shell nanocrystals with narrow emission linewidths and suppressed blinking //Nature Materials. -2013. - V. 12. - P. 445-451.

21. Singh S. et al. Superior heterojunction properties of solution processed copper-zinc-tin-sulphide quantum dots on Si //Nanotechnology. - 2017. - V. 28. -I. 43. - P. 435704.

22. Nandan Y., Mehata M. S. Wavefunction Engineering of Type-I/Type-II Excitons of CdSe/CdS Core-Shell Quantum Dots //Scientific reports. - 2019. - V. 9. - I. 1. - P. 2.

23. Susumu K. et al. Purple-, blue-, and green-emitting multishell alloyed quantum dots: Synthesis, characterization, and application for ratiometric extracellular pH sensing //Chemistry of Materials. - 2017. - V. 29. - I. 17. - P. 7330-7344.

24. Kale R. B, Lokhande C. D. Band gap shift, structural characterization and phase transformation of CdSe thin films from nanocrystalline cubic to nanorod hexagonal on air annealing //Semiconductor Science and Technology. - 2005. - V. 20. - I. 1. - P. 1-9.

25. Li Y. et al. White organic light-emitting devices with CdSe/ZnS quantum dots as a red emitter //Journal of Applied Physics. - 2005. - 97. - P. 113501.

26. Li S. et al. Single Quantum Dots as Local Temperature Markers //Nano Letters. - 2007. - V. 7. - I. 10. - P. 3102-3105.

27. Давидюк Г. Е., Богданюк Н. С., Шаварова А. П., Федонюк А. А.. Преобразование центров красной и инфракрасной люминесценции при электронном облучении и отжиге монокристаллов CdS и CdS:Cu //Физика и техника полупроводников. - 1997. - Т. 31. - № 8, С. 1013-1016.

28. Wang Y., Herron N. Quantum size effects on the exciton energy of CdS clusters //Physical Review B. - 1990. - V. 42. - I. 11. - P. 7253-7255.

29. Chen Y., Rosenzweig Z. Luminescent CdS Quantum Dots as Selective Ion Probes //Anal. Chem. - 2002. - V. 74. - P. 5132-5138.

30. Peng Q., Dong Y., Li Y. ZnSe Semiconductor Hollow Microspheres //Angew. Chem. Int. Ed. - 2003. - V. 42. - P. 3027-3030.

31. Zhang Q et al. ZnSe nanostructures: Synthesis, properties and applications //Progress in Materials Science. - 2015. - V. 83. - P. 472-535.

32. Fang X. et al //ZnS nanostructures: From synthesis to applications //Progress in Materials Science. - 2011. - V. 56. - P. 175-287.

33. Liu Q. et al. A facile strategy to prepare porphyrin functionalized ZnS nanoparticles and their peroxidase-like catalytic activity for colorimetric sensor of hydrogen peroxide and glucose //Sensors and Actuators B: Chemical. - 2017. - V. 251. - P. 339-348.

34. Hua L. et al. Enhanced mobility in PbS quantum dot films via PbSe quantum dot mixing for optoelectronic applications //J. Mater. Chem. C. - 2019. -V. 7. - I. 15. - P. 4497-4502.

35. Spoor F. C. M. et al. Broadband Cooling Spectra of Hot Electrons and Holes in PbSe Quantum Dots //ACS Nano. - 2017. - V. 11. - I. 6. - P. 6286-6294.

36. Pan A. C. et al. Enhancement of up-conversion efficiency by combining rare earth-doped phosphors with PbS quantum dots //Solar Energy Materials and Solar Cells. - 2010. - V. 94. - I. 11. - P. 1923-1926.

37. Chernenko A. V. et al. Auger recombination of excitons in semimagnetic quantum dot structure in a magnetic field //Physical Review B. - 2005. - V. 72. -P. 045302.

38. Bacher G. et al. Spin-spin interaction in magnetic semiconductor quantum dots //Physica E. - 2005. - V. 26. - P. 37-44.

39. Oseroff S. B. Magnettc susceptibility and EPR measurements in concentrated spin-glasses: Cd1-xMnxTe and Cd1-xMnxSe //Physical Review B. -1982. - V. 25. - I. 11. - P. 6584-6594.

40. Zhang Z. et al. Controlled Synthesis of CdS Nanoparticles inside Ordered Mesoporous Silica Using Ion-Exchange Reaction //J. Phys. Chem. B. -2001. - V. 105. - I. 29, P. 6155-6158.

41. Yamashita I., Hayashi J., Hara M.. Bio-template Synthesis of Uniform CdSe Nanoparticles Using Cage-shaped Protein, Apoferritin //Chemistry Letters, 2004. - V. 33. - I. 9. - P. 1158-1159.

42. Karanikolos G. N. et al. Templated synthesis of ZnSe nanostructures using lyotropic liquid crystals //Nanotechnology. -2015. - V. 16. - I. 10. - 23722380.

43. Shen H. et al. Phosphine-free synthesis of high quality ZnSe, ZnSe/ZnS, and Cu-, Mn-doped ZnSe nanocrystals //Dalton Trans. - 2009. - I. 47. - P. 1053410540.

44. Z. H. Zhang, W. S. Chin, J. J. Vittal. Water-soluble CdS quantum dots prepared from a refluxing single precursor in aqueous solution //J. Phys. Chem. B.

- 2004. - V. 108. - I. 48. - P. 18569-18574

45. L. Jing, S. V. Kershaw, Y. Li, X. Huang, Y. Li, A. L. Rogach, M. Gao. Aqueous based semiconductor nanocrystals //Chem. Rev. - 2016. - V. 116. - I. 18.

- 10623-10730.

46. Li H., Shih W. Y., Shih W.-H. Synthesis and characterization of aqueous carboxyl-capped CdS quantum dots for bioapplications //Ind. Eng. Chem. Res. -2007. - V. 46. - I. 7. - P. 2013-2019.

47. Kumar B. J., Kumar D. S., Mahesh H. M. A facile single injection Hydrothermal method for the synthesis of thiol capped CdTe Quantum dots as light harvesters. //Journal of Luminescence. - 2016. - V. 178. - P. 362-367.

48. Liu W. C. et al. Facile hydrothermal synthesis of hydrotropic Cu2ZnSnS4 nanocrystal quantum dots: band-gap engineering and phonon confinement effect //J. Mater. Chem. A. - 2013. - V. 1. - I. 9. - P. 3182-3186.

49. Zhao D. et al. Synthesis and characterization of high-quality water-soluble near-infrared-emitting CdTe/CdS quantum dots capped by N-Acetyl-L-Cysteine via hydrothermal method//J. Phys. Chem. C. - 2009. - V. 113. - I. 4. - P. 1293-1300.

50. de Mello Donega C. S. Synthesis and properties of colloidal heteronanocrystals //Chem. Soc. Rev. - 2011. - V. 40. - I. 3. - P. 1512-1546.

51. Jeong B. G. et al. Colloidal spherical quantum wells with near-unity photoluminescence quantum yield and suppressed blinking //ACS Nano. - 2016. -V. - 10. - I. - 10. - P. 9297-9305.

52. Hines M. A., Guyot-Sionnest P. Synthesis and characterization of strongly luminescing ZnS-capped CdSe nanocrystals //J. Phys. Chem. - 1996. - V. - 100. - I. 2. - P. 468-471.

53. Smagin V. P. et al. Cadmium sulfide photoluminescence in poly (methyl methacrylate)-matrix composites //Inorganic Materials. - 2016. - V. 52. - I. 6. - P. 611-617.

54. Lee K.S. et al. Organic light-emitting devices fabricated utilizing core/shellCdSe/ZnS quantum dots embedded in a polyvinylcarbazole //J. Mater. Sci. - 2011. - V. 46. - P. 1239-1243.

55. Шамилов Р. Р., Нуждин В. И., Валеев В. Ф., Галяметдинов Ю. Г., Степанов А. Л. Усиление фотолюминесценции квантовых точек CdSe/CdS на кварцевых подложках с наночастицами серебра //Журнал технической физики. - 2016. - Т. 86. - № 11. - С. 95-100.

56. Counio G. et al. CdS: Mn nanocrystals in transparent xerogel matrices: synthesis and luminescence properties //J. Phys. Chem. - 1996. - V. 100. - P. 20021-20026.

57. Gahlot K. et al. Transient Species Mediating Energy Transfer to Spin Forbidden Mn d States in II-VI Semiconductor Quantum Dots //ACS Energy Letters. - 2019. - V. 4. - I. 3. - P. 729-735.

58. Zhao B. et al. Facile synthesis of ternary CdMnS QD-based hollow nanospheres as fluorescent/magnetic probes for bioimaging //J. Mater. Chem. B. -2016. - V. 4. - I. 7. - 1208-1212.

59. Beaulac R., Archer P. I., Ochsenbein S.T., Gamelin D.R.. Mn -Doped CdSe Quantum Dots: New Inorganic Materials for Spin-Electronics and Spin-Photonics//Adv. Func. Mater. - 2008. - V. 18. - I. 24. - P. 3873-3891.

60. N. Samarth, H. Luo, J. K. Furdyna. Growth of cubic (zinc blende) CdSe by molecular beam epitaxy //Appl. Phys. Lett. - 1989. - V. 54. - P. 2680.

61. Kitagawa F., Mishima T., Takahashi K. Molecular Beam Epitaxial Growth of ZnTe and ZnSe //J. Electrochem. Soc. - 1980. - V. 127. - I. 4. - P. 937943.

62. Mikulec F. V. et al. Organometallic Synthesis and Spectroscopic Characterization of Manganese-Doped CdSe Nanocrystals //J. Am. Chem. Soc. -2000. - V. 122. - I. 11. - P. 2532-2540.

63. Archer P.I., Santangelo S.A., Gamelin D.R. Direct Observation of sp-d Exchange Interactions in Colloidal Mn - and Co -Doped CdSe Quantum Dots //Nano Letters. - 2007. - V. 7. - I. 4. - P. 1037-1043.

64. Murase N. et al. Fluorescence and EPR Characteristics of Mn -Doped ZnS Nanocrystals Prepared by Aqueous Colloidal Method //J. Phys. Chem. B. -1999. - V. 103. - I. 5. - P. 754-760.

65. Myoung N. et al. Mid-IR spectroscopy of Fe: ZnSe quantum dots //Optics Express. - 2016. - V. 24. - I. 5. - P. 5366-5375.

66. Schwartz D.A. et al. Magnetic Quantum Dots: Synthesis, Spectroscopy, and Magnetism of Co - and Ni -Doped ZnO Nanocrystals //J. Am. Chem. Soc. -2003. - V. 125. - I. 43. - P. 13205-13218.

67. Li Y., Xie R. Toward simple and environmentally friendly fabrication of luminescent and water-soluble Fe: CdS nanocrystals //Materials Letters. - 2014. -V. 135. - P. 143-146.

68. Muruganandam S., Anbalagan G., Murugadoss G. Optical, electrochemical and thermal properties of Co -doped CdS nanoparticles using polyvinylpyrrolidone //Appl. Nanosci. - 2015. - V. 5. - P. 245-253.

69. Nabi A. et al. The electronic and magnetic properties of wurtzite Mn: CdS, Cr: CdS Mn: Cr: CdS: first principles calculations //Journal of Semiconductors. - 2017. - V. 38. - I. 7. - P. 073001

70. Sambasivama S. et al. Optical and ESR studies on Fe doped ZnS nanocrystals //Physics Letters A. - 2009. - V. 373. - P. 1465-1468.

71. Bairy, R. et al. Effect of Aluminium doping on photoluminescence and third-order nonlinear optical properties of nanostructured CdS thin films for photonic device applications //Physica B: Condensed Matter. - 2019. - V. 555. -P. 145-151.

72. Kusnezh, V. et al. Fabrication and photosensitivity of structures based on CdS: Au nano-particles nanocomposite //Journal of Alloys and Compounds. -2018. - V. 746. - P. 471-476.

73. Dalpian G. M., Chelikowsky J. R. Self-purification in semiconductor nanocrystals //Physical Review Letters. - 2006. - V. 96. - P. 226802.

74. Zeng R., Shen R. Monitoring of Mn ion ejection from CdSe host lattice //Chemical Physics Letters. - 2013. - V. 559. - P. 50-55.

75. Yang Y. et al. On doping CdS/ZnS core/shell nanocrystals with Mn //J. Am. Chem. Soc. - 2008. - V. 130. - I. 46. - P. 15649-15661.

76. Zeng R. et al. Highly emissive, color-tunable, phosphine-free Mn: ZnSe/ZnS core/shell and Mn: ZnSeS shell-alloyed doped nanocrystals //J. Phys. Chem. C. - 2011. - V. 115. - I. 7. - P. 3005-3010.

77. Nistor S. V. et al. Aggregates of Mn Ions in Mesoporous Self-Assembled Cubic ZnS:Mn Quantum Dots: Composition, Localization, Structure, and Magnetic Properties //J. Phys. Chem. C. - 2016. - V. 120. - I. 26. - P. 1445414466.

78. Moro F. et al. Electron spin coherence near room temperature in magnetic quantum dots //Scientific Reports. - 2015. - V. 5. - P. 10855.

79. Beaulac R. et al. Spin-Polarizable Excitonic Luminescence in Colloidal Mn2+-Doped CdSe Quantum Dots //NanoLett. - 2008. - V. 8. - I. 4. - P. 11971201.

80. Kennedy T. A. et al. Symmetry and electronic structure of the Mn impurity in ZnS nanocrystals //Physical Review B. - 1995. - V. 52. - I. 20. - P. 356-359.

81. Wu Y. et al. Synthesis and Photovoltaic Application of Copper(I) Sulfide Nanocrystals //Nano Lett. - 2008. - V. 8. - I. 8. - P. 2551-2555.

82. Zhang F. et al. One-pot aqueous synthesis of composition-tunable near-infrared emitting Cu-doped CdS quantum dots as fluorescence imaging probes in living cells //J. Mater. Chem. - 2012. - V. 22. - P. 22250-22257.

83. Fu W. et al. Oleylamine-Assisted Phase-Selective Synthesis of Cu2-xS Nanocrystals and the Mechanism of Phase Control //Part. Part. Syst. Charact. -2015. - V. 32. - P. 907-914.

84. Choi D., Pyo J.-Y., Jang D.-J. Impurity location-dependent relaxation dynamics of Cu: CdS quantum dots //Nanoscale Research Letters. - 2017. - V. 12. - I. 1. - P. 49.

85. Saravanan K. et al. Colloidal synthesis of copper cadmium sulphide (CuCdS2) nanoparticles and its structural, optical and morphological properties //Materials Science in Semiconductor Processing. - 2017. - V. 66. - P. 123-130.

86. Muruganandam S., Anbalagan G., Murugadoss G. Optical and magnetic properties of PVP surfactant with Cu doped CdS nanoparticles//Optik. - 2017. - V. 130. - P. 82-90.

2+ 2+

87. Nag A. et al. Size-Dependent Tuning of Mn d Emission in Mn -Doped

CdS Nanocrystals: Bulk vs Surface //J. Phys. Chem. C. - 2010. - V. 114. - P. 18323-18329.

88. Levchuk I., et al. Industrially scalable and cost-effective Mn doped ZnxCdi-xS/ZnS nanocrystals with 70% photoluminescence quantum yield, as efficient down-shifting materials in photovoltaics. //Energy Environ. Sci. - 2016. -V. 9. - P. 1083-1094

89. Kaiser U. et al. Förster resonance energy transfer mediated enhancement of the fluorescence lifetime of organic fluorophores to the millisecond range by coupling to Mn-doped CdS/ZnS quantum dots. //Nanotechnology. - 2016. - V. 27.

- I. 5. - 055101.

90. Feng Y. et al. Four-photon-excited fluorescence resonance energy transfer in an aqueous system from ZnSe: Mn/ZnS quantum dots to hypocrellin A //Optics Express. - 2016. - V. 24. - I. 17. - P. 19627-19637.

91. Fainblat R. et al. Giant Excitonic Exchange Splittings at Zero Field in Single Colloidal CdSe Quantum Dots Doped with Individual Mn Impurities //Nano Letters. - 2016. - V. 16. - I. 10. - P. 6371-6377.

92. Whitham P.J. et al. Photoluminescence blinking and reversible electron trapping in copper-doped CdSe nanocrystals //Nano Letters. - 2015. - V. 15. - I. 6.

- p. 4045-4051.

93. Xuan T.-T. et al. Microwave-assisted synthesis of CdS/ZnS: Cu quantum dots for white light-emitting diodes with high color rendition //Chem. Mater. 2015.

- V. 27. - P. 1187-1193.

94. Karan N. S. et al. Doping transition metal (Mn or Cu) ions in semiconductor nanocrystals //J. Phys. Chem. Lett. - 2010. - V. 1. - P. 2863-2866.

95. W.Zhang, X.Zhou, X.Zhong. One-Pot Noninjection Synthesis of Cu-Doped ZnxCd1-xS Nanocrystals with Emission Color Tunable over Entire Visible Spectrum //Inorg. Chem. - 2012. - V. 51. - P. 3579-3587.

96. Bahador A. R., Molaei M., Karimipour M. One-pot room temperature synthesizing Cu-and Mn-doped ZnSe nanocrystals by a rapid photochemical method //Modern Physics Letters B. - 2016. - V. 30. - I. 11. - P. 1650227.

97. Bansal N., Mohanta G. C., Singh K. Effect of Mn2+ and Cu +

co-doping

on structural and luminescent properties of ZnS nanoparticles //Ceramics International. - 2017. - V. 43. - I. 9. - 7193-7201.

98. Jana S. et al. Prevention of photooxidation in blue-green emitting Cu doped ZnSe nanocrystals //Chem. Commun. - 2010. - V. 46. - P. 2853-2855.

99. Jiang C., et al. One-pot aqueous synthesis of gadolinium doped CdTe quantum dots with dual imaging modalities //Talanta. - 2016. - V. 155. - P. 1420.

100. Zhou X. et al. Size-and dimensionality-dependent optical, magnetic and magneto-optical properties of binary europium-based nanocrystals: EuX (X= O, S, Se, Te) //Nanotechnology. - 2016, 27, 19, 192001.

101. Burin M. E. et al. Synthesis of EuS and EuSe particles via thermal decomposition of dithio-and diselenophosphinate europium complexes //Nanotechnologies in Russia. - 2017. - V. 12. - I. 1-2. - 66-72.

102. Babamiri B., Salimi A., Hallaj R. A molecularly imprinted electrochemiluminescence sensor for ultrasensitive HIV-1 gene detection using EuS nanocrystals as luminophore//Biosensors and Bioelectronics. - 2018. - V. 117. - P. 332-339.

103. Xu X. et al. Synthesis and luminescence properties of Eu -doped CdSe nanocrystals //RSC Adv. - 2013. - V. 3. - P. 24593.

104. Martín-Rodríguez R., Geitenbeek R., Meijerink A. Incorporation and Luminescence of Yb in CdSe Nanocrystals //J. Am. Chem. Soc. - 2013. - V. 135. - I. 37. - P. 13668-13671.

105. Mukherjee P. et al. A Postsynthetic Modification of II-VI

3~ь 3+

Semiconductor Nanoparticles to Create Tb and Eu Luminophores //J. Phys. Chem. C. - 2013. - V. 117. - P. 14451-14460.

106. Yadav K., Dwivedi Y., Jaggi N. Structural and optical properties of Ni doped ZnSe nanoparticles //Journal of Luminescence. - 2015. - V. 158. - P. 181187.

3~ь 3+

107. Liu, F. et al. Luminescence Properties of Sm /Eu Co-Doped ZnO Quantum Dots //Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2016. - V. 16. - I. 4. - P. 3597-3601.

108. Song J.-H. et al. Large enhancement of fluorescence efficiency from CdSe/ZnS quantum dots induced by resonant coupling to spatially controlled surface plasmons //Nano Letters. - 2005. - V. 5. - I. 8. - P. 1557-1561.

109. Kohnehpoushi S. et al. Effects of morphology, diameter and periodic distance of the Ag nanoparticle periodic arrays on the enhancement of the plasmonic field absorption in the CdSe quantum dots //Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications. - 2016. - V. 21. - P. 52-59.

110. Zhou S., et al. Enhanced Mn emission in ZnS:Mn nanoparticles by surface plasmon resonance of gold nanoparticles //Journal of Applied Physics. -2014. - V. 116. - I. 1. - P. 014306.

111. Jia K. et al. One-pot synthesis of Au/Ag bimetallic nanoparticles to modulate the emission of CdSe/CdS quantum dots //RSC Adv. - 2015. - V. 5. - I. 72. - P. 58163.

112. Valodkar M. et al. Synthesis and anti-bacterial activity of Cu, Ag and Cu-Ag alloy nanoparticles: A green approach //Materials Research Bulletin. -2011. - V. 46. - I. 3. - P. 384-389.

113. Галяметдинов Ю. Г., Шамилов Р. Р., Нуждин В. И., Валеев В. Ф., Степанов А. Л. Люминесценция квантовых точек CdSe вблизи слоя наночастиц серебра, ионно-синтезированных в сапфире //Письма в ЖТФ. -2016. - Т. 42. - № 21. - С. 15-22.

114. Lakowicz J. R. et al. Radiative decay engineering: 2. Effects of silver island films on fluorescence intensity, lifetimes, and resonance energy transfer. //Analytical Biochemistry. - 2002. - V. 301. - I. 2. - P. 261-277.

115. Zhao X. et al. Surface plasmon enhanced energy transfer in metal-semiconductor hybrid nanostructures //Nanoscale. - 2011. - V. 3. - I. 8. - P. 30563059.

116. Perera C. S. et al. //Mapping bound plasmon propagation on a nanoscale stripe waveguide using quantum dots: influence of spacer layer thickness //Beilstein J. Nanotechnol. -2015. - V. 6. - I. 1. - P. 2046-2051.

117. Westcott S. L. et al. Formation and Adsorption of Clusters of Gold Nanoparticles onto Functionalized Silica Nanoparticle Surfaces //Langmuir. -1998. - V. 14. - I. 19. - P. 5397-5401.

118. Ochsenbein, S. T. et al. Charge-controlled magnetism in colloidal doped semiconductor nanocrystals//Nature Nanotechnology. - 2009. - V. 10. - I. 4. - P. 681-687.

119. Romcevic N. et al. Magnetic field influence on optical properties of Cdi-xMnxS (x = 0; 0.3) quantum dots: Photoluminescence study //Journal of Alloys and Compounds. - 2012. - V. 553. - P. 75-78.

120. Beaulac R. et al. Light-Induced Spontaneous Magnetization in Doped Colloidal Quantum Dots //Science. - 2009. - V. 325. - P. 973.

121. Schimpf A. M. et al. Charge-State Control of Mn Spin Relaxation Dynamics in Colloidal n-Type Zn1-xMnxO Nanocrystals //J. Phys. Chem. Lett. -2015. - V. 6. - P. 1748-1753.

122. Bhattacharyya S., Zitoun D., Gedanken A.. Electron paramagnetic resonance spectroscopic investigation of manganese doping in ZnL (L= O, S, Se, Te) nanocrystals //Nanoscience and Nanotechnology Letters. - 2011. - V. 3. - P. 541-549.

123. Nistor S. V. et al. Distribution and interaction of Mn2+ ions incorporated in cubic ZnS quantum dots over a broad concentration range //Journal of Alloys and Compounds. - 2016. - V. 662. - P. 193-199.

124. Nag A. et al. A Study of Mn2+ Doping in CdS Nanocrystals //Chem. Mater. - 2007. - V. 19. - P. 3252-3259.

125. Corrado C. et al. Synthesis, structural, and optical properties of stable ZnS: Cu, Cl nanocrystals //J. Phys. Chem. A. - 2009. - V. 113. - P. 3830-3839.

126. Joyce Stella R. et al. A facile synthesis and spectral characterization of Cu doped CdO/ZnS

nanocomposite //Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - 2015. - V. 384. - P. 6-12.

127. Kuppayee M., Vanathi Nachiyar G.K., Ramasamy V.. Synthesis and characterization of Cu doped ZnS nanoparticles using TOPO and SHMP as capping agents //Applied Surface Science. - 2011. - V. 257. - P. 6779-6786.

128. Li K. et al. Optical properties of Cu ions-doped ZnSe quantum dots in silicate glasses //Journal of the American Ceramic Society. - 2018. - V. 101. - I. 11. - P. 5080-5088.

129. Li I-F., Yeh C.-S. Synthesis of Gd doped CdSe nanoparticles for potential optical and MR imaging applications //J. Mater. Chem. - 2010. - V. 20. -P. 2079-2081.

130. Liu Y. et al. Fluorescence-enhanced gadolinium-doped zinc oxide quantum dots for magnetic resonance and fluorescence imaging //Biomaterials. -2011. - V. 32. - P. 1185-1192.

131. Lin B. et al. Multifunctional gadolinium-labeled silica-coated core/shell quantum dots for magnetic resonance and fluorescence imaging of cancer cells //RSC Adv. - 2014. - V. 4. - P. 20641-20648.

132. Zhang F. et al. Facile synthesis of functional gadolinium-doped CdTe quantum dots for tumor-targeted fluorescence and magnetic resonance dual-modality imaging //J. Mater. Chem. B. - 2014. - 2. - 7201-7209.

133. Chang J. Y., Chen G. R., Li J. D. Synthesis of magnetofluorescence Gd-doped CuInS 2/ZnS quantum dots with enhanced longitudinal relaxivity //Physical Chemistry Chemical Physics. - 2016. - V. 18. - I. 10. - P. 7132-7140.

134. Selishchev A. V., Pavlishchuk V. V.. Effect of Aggregation of EuS Nanoparticles of Various Sizes on their Spectral Characteristics //Theoretical and Experimental Chemistry. - 2015. - V. 50. - I. 6. - P. 344-351.

135. Rivera-Medina M. J. et al. Synthesis of europium-doped ZnS nano-crystalline thin films with strong blue photoluminescence //RSC Adv. - 2016. - V. 6. - 107613-107621.

136. Hasegawa Y. et al. First synthesis of EuS nanoparticle thin film with a wide energy gap and giant magneto-optical efficiency on a glass electrode //J. Phys. Chem. C. - 2012. - V. 116. - P. 19590-19596.

137. Hasegawa Y., Nakanishi T. Europium Chalcogenide Nanoparticles //Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. - 2015. - V. 47. - P. 101-146.

138. Jahanbin T. et al. High potential of Mn-doped ZnS nanoparticles with different dopant concentrations as novel MRI contrast agents: synthesis and in vitro relaxivity studies //Journal of Nanoparticle Research. - 2015. - V. 17. - I. 6. - P. 258.

139. Kuznetsova V. A. et al. Enantioselective cytotoxicity of ZnS: Mn quantum dots in A549 cells //Chirality. - 2017. - V. 29. - I. 8. - P. 403-408.

140. Bwatanglang I. B. et al. Folic acid targeted Mn: ZnS quantum dots for theranostic applications of cancer cell imaging and therapy //International journal of nanomedicine. - 2016. - V. 11. - P. 413.

141. Thovhogi N. et al. Peptide-functionalized quantum dots for potential applications in the imaging and treatment of obesity //International journal of nanomedicine. - 2018. - V. 13. - P. 2551.

142. Nag O. K. et al. Quantum dot-peptide-fullerene bioconjugates for visualization of in vitro and in vivo cellular membrane potential //ACS nano. -2017. - V. 11. - I. 6. - P. 5598-5613.

143. Козлова Е. А., Пармон В. Н. Гетерогенные полупроводниковые фотокатализаторы процессов получения водорода из водных растворов доноров электронов //Успехи химии. - 2017. - Т. 86. - № 9. - С. 870 - 906.

144. Wang Y. et al. Highly active ZnxCd1-xS photocatalysts containing earth abundant elements only for H2 production from water under visible light //Catal. Sci. Technol. - 2011. - V. 1. - I. 6. - P. 940-947.

145. Rao V. N. et al. Sustainable hydrogen production for the greener environment by quantum dots-based efficient photocatalysts: A review //Journal of environmental management. - 2019. - М. 248. - З. 109246.

146. Khosravi A. A., et al. Nickel and manganese-doped CdS quantum dots: Optical study and photocatalytic activity on methylene blue //Environmental Progress & Sustainable Energy. - 2014. - V. 33. - I. 4. - P. 1194-1200.

147. Khaparde R. A., Acharya S. A. Efficient photocatalytic degradation of malachite green dye under visible irradiation by water soluble ZnS: Mn/ZnS core/shell nanoparticles //AIP Conference Proceedings. - 2018. - V. 1953. - P. 030139.

148. Hernández-Gordillo A. et al. Photodegradation of Indigo Carmine dye by CdS nanostructures under blue-light irradiation emitted by LEDs //Catalysis Today. - 2016. - V. 266. - P. 27-35.

149. Rajabi H. R. et al. Zinc sulfide quantum dots as powerful and efficient nanophotocatalysts for the removal of industrial pollutant //Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2016. - V. 27. - I. 9. - P. 9297-9305.

150. Reddy C. V., Shim J., Cho M. Synthesis, structural, optical and photocatalytic properties of CdS/ZnS core/shell nanoparticles //Journal of Physics and Chemistry of Solids. - 2017. - V. 103. - P. 209-217.

151. Samadi-Maybodi A., Shariati, M. R. Enhanced photocatalytic activity in the reverse type-I QD through the shell-oriented cascadal charge transfer //Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. - 2018. - V. 365. - P. 169-177.

152. Lai J. et al. GSH-assisted hydrothermal synthesis of MnxCd1-xS solid solution hollow spheres and their application in photocatalytic degradation //Materials Science in Semiconductor Processing. - 2016. - V. 52. - P. 82-90.

153. Li J., et al. Photocatalytic hydrogen production and photodegradation of oxytetracycline by Cu-CdS composites //Materials Letters. - 2018. - V. 217. - P. 243-246.

154. Li S. et al. The surface engineering of CdS nanocrystal for photocatalytic reaction: A strategy of modulating the trapping states and radicals generation towards RhB degradation //Applied Surface Science. - 2016. - V. 371. - P. 164-171.

155. Yang H. et al. The roles of Ni nanoparticles over CdS nanorods for improved photocatalytic stability and activity //Superlattices and Microstructures. -2017. - V. 111. - P. 687-695.

156. Deng F. et al. Highly efficient visible-light photocatalytic performance of Ag/AgIn5S8 for degradation of tetracycline hydrochloride and treatment of real pharmaceutical industry wastewater //Chemical Engineering Journal. - 2018. - V. 333. - P. 423-433.

157. Hernandez-Gordillo A. et al. Photoreduction of 4-Nitrophenol in the presence of carboxylic acid using CdS nanofibers //Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2018. - V. 29. - I. 9. - P. 7345-7355.

158. Abargues R. et al. Enhancing the photocatalytic properties of PbS QD solids: the ligand exchange approach //Nanoscale. - 2019. - V. 11. - I. 4. - P. 1978-1987.

159. Vempati S. et al. Sensitive Surface States and their Passivation Mechanism in CdS Quantum Dots //J. Phys. Chem. C. - 2013. - V. 117. - I. 41. -P. 21609-21618.

160. Спирин М. Г. и др. Влияние аминов и алкантиолов на спектрально-люминесцентные свойства коллоидных квантовых точек InP@ZnS //Химия Высоких Энергий. - 2018. - Т. 52. - № 1. - С. 67-74

161. Singh A. et al. L-Cysteine Capped CdSe Quantum Dots Synthesized by Photochemical Route //Journal of Nanoscience and Nanotechnology. - 2017. - V. 18. - I. 5. - P. 1-8.

162. Bwatanglang I. B. et al. Folic acid targeted Mn:ZnS quantum dots for theranostic applications of cancer cell imaging and therapy //International Journal of Nanomedicine. - 2016. - V. 11. - P. 413-428.

163. Kahle M. et al. Review of XRD-based quantitative analyses of clay minerals in soils: the suitability of mineral intensity factors //Geoderma. - 2002. -V. 109. - I. 3-4. - P. 191-205.

164. Galyametdinov Yu.G., Sagdeev D.O., Voronkova V.K., Sukhanov A.A., Shamilov R.R. The dependence of paramagnetic and optical characteristics of Mn: CdS nanoparticles on high-temperature synthesis conditions //Materials Research Express. - 2018. - V. 5. - I. 7. - P. 075009.

165. Galyametdinov Yu.G., Sagdeev D.O., Voronkova V.K., Sukhanov A.A., Shamilov R.R. Monitoring of Mn ions incorporation into quantum dots by EPR and luminescence spectroscopy //In book: IV International Conference on

Applications in Optics and Photonics. Lisbon, Portugal. Booklet of Abstracts. -2019. - P. 106.

166. Сагдеев Д.О., Шамилов Р.Р., Воронкова В.К., Суханов А.А., Галяметдинов Ю.Г. Исследование структуры парамагнитных квантовых точек методом ЭПР //В книге: Сборник тезисов XXV Всероссийской конференции и 16-ой Школы молодых ученых «Структура и динамика молекулярных систем». - 2018. - С. 111.

167. Galyametdinov Yu.G., Sagdeev D.O., Voronkova V.K., Sukhanov A.A., Shamilov R.R. Paramagnetic Mn: CdS/ZnS quantum dots: synthesis, luminescence, and magnetic properties //Russian Chemical Bulletin. - 2018. - V. 67. - I. 1. - P. 172-175.

168. Сагдеев Д.О., Шамилов Р.Р., Воронкова В.К., Суханов А.А., Галяметдинов Ю.Г. Зависимость парамагнитных и оптических свойств квантовых точек Mn: ZnS от условий коллоидного синтеза //Вестник Технологического университета. - 2018. - Т. 21. - № 10. - С. 21-24.

169. Сагдеев Д.О., Аглазова Д.С., Шамилов Р.Р., Воронкова В.К.,

2+

Суханов А.А., Галяметдинов Ю.Г. Особенности внедрения ионов Mn в квантовые точки ZnS //В книге: Сборник тезисов 20 Всероссийской молодёжной конференции по физике полупроводников и наноструктур, полупроводниковой опто- и наноэлектронике, Санкт-Петербургский Политехнический Университет. - 2018. - С. 87.

170. Сагдеев Д.О., Шамилов Р.Р., Воронкова В.К., Суханов А.А., Галяметдинов Ю.Г. Коллоидный синтез и характеризация парамагнитных квантовых точек Mn: CdSe в водной среде //Вестник Технологического университета. - 2016. - Т. 19. - № 14. - С. 36-38.

171. Сагдеев Д.О., Шамилов Р.Р., Воронкова В.К., Суханов А.А., Галяметдинов Ю.Г. Коллоидный синтез парамагнитных квантовых точек CdMnSe в водной среде //В книге: Сборник тезисов II международной школы-конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Материалы и технологии XXI века». Казанский Федеральный Университет. - 2016. - С. 310.

172. Сагдеев Д.О., Шамилов Р.Р., Воронкова В.К., Суханов А.А., Галяметдинов Ю.Г. Синтез и ЭПР спектроскопия парамагнитных квантовых точек в водной среде //В книге: Сборник тезисов IX Международной школы -конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании». - 2016. -С. 281.

173. Сагдеев Д.О., Шамилов Р.Р., Воронкова В.К., Суханов А.А., Галяметдинов Ю.Г. Исследования магнитных и оптических свойств парамагнитных квантовых точек Cu: CdS //Вестник Технологического университета. - 2017. - Т. 20. - № 19. - С. 18-20.

174. Сагдеев Д.О., Шамилов Р.Р., Воронкова В.К., Суханов А.А., Галяметдинов Ю.Г. Синтез и ЭПР спектроскопия Cu(II)- и Mn(II)-содержащих парамагнитных квантовых точек //В книге: Сборник тезисов докладов международной конференции со школой и мастер-классами для молодых ученых «Химическая технология функциональных наноматериалов» . - 2017. - С. 229-231.

175. Сагдеев Д.О., Шамилов Р.Р., Воронкова В.К., Суханов А.А., Галяметдинов Ю.Г. Синтез наночастиц CdS, легированных парамагнитными ионами меди //В книге: Сборник тезисов докладов IV Всероссийской молодежной конференции "Достижения молодых ученых: химические науки". - 2018. - С. 402-403.

176. Сагдеев Д.О., Шамилов Р.Р., Воронкова В.К., Суханов А.А., Галяметдинов Ю.Г. Синтез, магнитные и оптических свойства квантовых точек CdS, легированных ионами меди //Структура и динамика молекулярных систем. Сборник статей XXV Всероссийской конференции и 16-ой Школы молодых ученых. Под редакцией А.А. Щербиной. - 2018. - С. 43-49.

177. Swiatek K., Godlewski M. Europium impurity as a recombination center in ZnSe lattice //Journal of Luminescence. - 1992. - V. 53. - I. 1-6, P. 406418.

178. Ibuki S. et al. Investigation of rare earth ions in ZnSe //Journal of Luminescence. - 1970. - V. 1-2. - P. 797-806.

179. Sagdeev D. O., Shamilov R. R., Voronkova V. K., Sukhanov A. A., Galyametdinov Yu. G. ESR and Luminescence Investigations on Quantum Dots Doped with Various Paramagnetic Ions //In book: Modern development of magnetic resonance. Abstracts of the international conference. Kazan, Russia. -2018. - P. 173.

180. Galyametdinov Yu.G., Sagdeev D.O., Shamilov R.R., Voronkova V.K., Sukhanov A.A. Quantum dots doped with lanthanide paramagnetic ions: luminescent properties and EPR-spectroscopy //New functional materials and high technologies. VI International conference. Abstracts. Tivat, Montenegro. - 2018. -P. 44-45.

181. Агекян В. Ф. Внутрицентровые переходы ионов группы железа в полупроводниковых матрицах типа II-VI (Обзор) //Физика твёрдого тела. -2002. - Т. 44. - № 11. - С. 1921-1939.

182. Yu W. W. et al. Experimental determination of the extinction coefficient of CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals //Chem. Mater. - 2003. - V. 15.

- I. 14. - P. 2854-2860.

183. Mageshwari K. et al. Low temperature growth of CuS nanoparticles by reflux condensation method //Progress in Solid State Chemistry. - 2011. - V. 39. -P. 108-113.

184. Roy P. et al. Synthesis of twinned CuS nanorods by a simple wet chemical method //Cryst. Growth. Des. - 2008. - V. 8. - P. 1530-1534.

185. Kalyanikutty K. et al. Hydrogel-assisted synthesis of nanotubes and nanorods of CdS, ZnS and CuS, showing some evidence for oriented attachment //Chem Phys. Lett. - 2006. - V. 432. - P. 190-194.

186. Ou S. et al. A precursor decomposition route to polycrystalline CuS nanorods //Mater. Chem. Phys. - 2005. - V. 94. - P. 460-466.

187. Mousavi-Kamazani M. et al. Synthesis and characterization of Cu2S nanostructures via cyclic microwave radiation //Superlattices and Microstructures.

- 2013. - V. 63. - P. 248-257.

188. Planelles-Arago J. et al. Synthesis, characterization and optical studies on lanthanide-doped CdS quantum dots: new insights on CdS ^ lanthanide energy transfer mechanisms // J. Mater. Chem. - 2011. - V. 21. - P. 1162-1170.

189. Сагдеев Д.О., Шамилов Р.Р., Галяметдинов Ю.Г., Фотокаталитические свойства квантовых точек Mn:CdS, стабилизированных тиогликолевой кислотой //В книге: Материалы XXVI Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2019», секция «Химия». Москва, Россия. - 2019. - С. 824.

190. Kubin R. F., Fletcher A. N. Fluorescence quantum yields of some rhodamine dyes //Journal of Luminescence. - 1982. - V. 27, 455-462.